钢筋混凝土结构——预应力混凝土结构
《钢筋混凝土结构》课件——6.预应力混凝土构件
6.4 张拉控制应力、预应力损失和减少损失的措施
4.预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失σl4 1）消除应力钢丝、钢绞 线
6.4.2 预应力损失和减少损失的措施
1.张拉端锚具变形和预应力钢筋内缩引起的预应力损失σl1
❖ （1）选择变形小和钢筋内缩小的锚（夹）具，并尽量减少 垫板的数量。
❖ （2）增加先张法台座的长度，当台座长度超过100 m时， σl1可忽略不计。
6.4 张拉控制应力、预应力损失和减少损失的措施
2.预应力钢筋的摩擦引起的预应力损失σl2
6.2 施加预应力的方法
6.2.1 先张法
❖ （1）在台座（或钢模）上张 拉钢筋至 设计规定的拉力，并 将钢筋用夹具临时锚固在台座（ 或钢模）上。
❖ （2）支模并浇筑混凝土。 ❖ （3）待混凝土达到设计强度
的75%以上时，切断或放松预应 力钢筋。
图6-2 先张法的主要工序
6.2 施加预应力的方法
6.3 预应力混凝土构件对材料的要求
6.3.2 对预应力钢筋的要求
❖ （1）高强度。预应力钢筋首先要具有很高的强度，因为混 凝土预压应力的大小取决于预应力钢筋张拉应力的大小。
❖ （2）一定的塑性。高强度钢筋的塑性性能一般较低，为了 避免预应力混凝土构件发生脆性破坏，要求预应力钢筋在拉断 前应具有一定的伸长率，特别是对处于低温环境和受冲击荷载 作用的构件，更应注意钢筋对塑性性能和抗冲击韧性的要求。
6.1 预应力混凝土构件概述 6.2 施加预应力的方法 6.3 预应力混凝土构件对
材料的要求
6.4 张拉控制应力、预应力
预应力钢筋混凝土结构简介
1. 预应力混凝土 预应力是预加应力的简称。
2. 原理
在预应力混凝土结构中，通常为了避免钢筋混凝土结构 的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土， 可以设法在结构构件承受使用荷载前，预先对受拉区的混 凝土施加压力，使它产生预压应力来减小或抵消荷载所引 起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小 范围，甚至处于受压状态，以推迟混凝土裂缝的出现和扩 展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。
冷拉Ⅳ级钢筋（光圆或螺纹）组成的钢筋束，或5～6根直径
12毫米的7支4毫米钢绞线组成的钢绞线组成的钢绞线束。
JM-12型锚具示意图 (a)预应力筋与锚具连接图；(b) JM 12-6型夹片；(c) JM12-6型锚环 1-混凝土构件；2-孔道；3-钢筋束；4-JM12-6型锚具；5-镦头锚具； 6-甲型锚环；7-乙型锚环
预应力混凝土的原理图
预应力混凝土简支梁结构的基本原理示意图 (a)预应力作用； (b)使用荷载作用； (c)预应力和荷载共同作用
1.3 预应力混凝土的分类
1.3.1 根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同分类 （1）全预应力混凝土 在使用荷载作用下，不允许截面上混凝土出现拉应力的构件。 属严格要求不出现裂缝的构件。 （2）部份预应力混凝土
预应力钢筋混凝土简介
1.预应力混凝土的基本概念； 2.施加预应力的方法及锚具夹具； 3.预应力混凝土构件对材料的要求； 4.张拉控制应力和预应力损失；
5.预应力混凝土构件的构造要求。
第 一 讲
教学目标：
1.了解预应力混凝土的特点。 2.理解预应力混凝土的基本原理和施加预应力的方法。
重 点 1.预应力混凝土的基本原理 2.预应力混凝土的分类
混凝土预应力结构设计原理
混凝土预应力结构设计原理混凝土预应力结构是一种高效的结构体系，它利用钢筋或钢缆的预应力作用来抵抗结构所受的荷载，以提高结构的承载能力和稳定性。
在实际应用中，混凝土预应力结构的设计原理是非常重要的，它涉及到结构的安全性、经济性和施工难度等方面。
本文将详细介绍混凝土预应力结构的设计原理及其应用。
一、混凝土预应力结构的基本原理混凝土预应力结构是通过在混凝土中加入钢筋或钢缆进行预应力，使得混凝土在荷载作用下不仅能够承受压力，还能够承受张力。
这种结构体系可以将混凝土的抗压性能和钢筋或钢缆的抗拉性能发挥到极致，从而提高结构的承载能力和稳定性。
在混凝土预应力结构中，预应力的作用是通过预应力钢筋或钢缆的张力传递到混凝土中，从而形成一定的预应力应力状态。
这种预应力应力状态可以抵消结构所受的荷载，从而使得结构得到加强，同时还可以减小混凝土的变形和裂缝，提高结构的耐久性和使用寿命。
二、混凝土预应力结构的设计原理混凝土预应力结构的设计原理主要包括预应力计算、截面设计、斜拉索设计和锚固系统设计等方面。
1.预应力计算预应力计算是混凝土预应力结构设计的关键环节，它直接影响到结构的安全性和经济性。
预应力计算需要考虑到结构的荷载、材料性能、结构形式和施工工艺等因素，以确定预应力的大小和分布方式。
预应力计算需要分为静载荷和动载荷两种情况进行考虑。
在静载荷情况下，预应力的大小应该能够抵消结构所受的全部荷载，并且保证结构的稳定性。
在动载荷情况下，预应力的大小应该能够抵消结构所受的最大荷载，并且保证结构的稳定性。
2.截面设计截面设计是混凝土预应力结构设计的重要环节，它直接影响到结构的承载能力和变形性能。
截面设计需要考虑到混凝土的受压区和预应力钢筋或钢缆的受拉区，以确定结构的截面形状、尺寸和钢筋或钢缆的分布方式。
在截面设计中，需要根据结构的受力状态，确定混凝土受压区的面积和位置，并确定预应力钢筋或钢缆的受拉区位置和数量。
同时还需要考虑到混凝土和预应力钢筋或钢缆的材料性能，以保证结构的稳定性和安全性。
2019年10月自考06287结构设计原理名词解释及简答
四．名词解释题：混凝土徐变——在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土徐变。
混凝土收缩——在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象称为收缩。
极限状态——是指整个结构构件的一部分或全部超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态为该功能的极限状态。
结构可靠度——是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
作用效应——是指结构承受作用后所产生的反应。
整体现浇板——在工地现场搭支架、立模板、配置钢筋，然后就地浇筑混凝土的扳。
配筋率——是指所配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值。
绑扎骨架——是将纵向钢筋与横向钢筋通过绑扎而成的空间钢筋骨架。
剪跨比——是一个无量纲常数，用m=M/(Vh0)来表示，此处M和Q分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h0为截面有效高度。
轴心受压构件——当构件受到位于截面形心的轴向压力作用时，称为轴心受压构件。
稳定系数——是指长柱失稳破坏时的临界承载力与短柱压坏时的轴心力的比值，表示长柱承载力降低的程度。
偏心受压构件——当轴向压力的作用线偏离受压构件的轴线时，称为偏心受压构件。
偏心距——压力的作用点离构件截面形心的距离称为偏心距。
压弯构件——截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件称为压弯构件。
轴心受拉构件——当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线相重合时，此构件为轴心受拉构件。
偏心受拉构件——当纵向拉力作用线偏离构件截面形心轴线时，或者构件上既作用有拉力，同时又作用有弯矩时，则为偏心受拉构件。
全截面换算截面——是混凝土全截面面积和钢筋的换算面积所组成的截面。
裂缝宽度——是指混凝土构件裂缝的横向尺寸。
抗弯刚度——是指构件截面抵抗弯曲变形的能力。
混凝土结构耐久性——是指混凝土结构在自然环境、使用环境且材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持安全、使用功能和外观要求的能力。
4.4 预应力混凝土结构的基本知识-城规
主要缺点是
1、 施工设备要求高， 2、 施工较复杂， 3、 设计计算较繁。
三、预应力混凝土结构的材料 与张拉机具
１．混凝土
预应力混凝土结构应采用高强度、低徐变、低收 缩的混凝土． 混凝土强度等级不低于C30；当预应力钢筋采 用钢绞线、钢丝和热处理钢筋时不低于C40．
２．预应力钢筋
ａ．国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223-95和《预应力混 凝土用钢绞线》GB/T5224-95 ｂ．预应力混凝土结构的预应力钢筋应采用高强度、低松弛的钢 筋 ｃ．一般宜采用钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋
( con lI ) Ap A0
pcI
N pI A0
（3） 完成第二批损失之后。 预应力总损失为σl=σlⅠ+σlⅡ。设此时 的混凝土压应力为σpcⅡ，非预应力钢筋应 力为σsⅡ=αesσpcⅡ，预应力钢筋应力为 σpⅡ=σcon-σl-αeσpcⅡ 即σpⅡ=σcon-σl-αeσpcⅡ 混凝土预压应力σpcⅡ仍利用截面平衡 条件求得（图 ）；
３．预应力混凝土的解释 ．
预应力混凝土的基本原理
所谓预应力混凝土就是在混凝土构件承受使用荷
载前的制作阶段，预先对使用阶段的受拉区施加压应
力，造成一种人为的应力状态。
当构件承受使用荷载而产生拉应力时，首先要抵 消混凝土的预压应力，然后随着荷载的增加，受拉区 混凝土产生拉应力。因此，可推迟混凝土裂缝的出现 和开展，以满足使用要求。这种在结构构件承受荷载
４．预应力混凝土的效果 ．
预应力混凝土构件的优点
1.大幅度提高混凝土构件的抗裂能力，从根本 上解决了裂缝问题，改善结构的耐久性； 2.可以有效地利用高强度钢筋和高强度混凝土， 有利于减轻结构自重； 3.提高混凝土构件的刚度，减小了变形，提高 了混凝土结构的跨越能力；
素混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构
混凝土中配置钢筋，让压力由混凝土承担，拉力主 要由钢筋承担，混凝土又可以保护钢筋免遭锈蚀，则可 以达到降低造价、节约钢材、获得良好结构的目的。
第0.1节钢筋混凝土结构的概念
第O章 绪论
3.钢筋混凝土结构的优缺点
优点：
（1）能充分合理利用钢 筋和混凝土两种材料的力 学性能
（2）耐久性好 （3）耐火性好 （4）整体性好 （5）可模性好 （6）就地取材 （7）节约钢材
缺点： （1）自重大 （2）抗裂性差 （3）施工比较复杂、工
序多 （4）新老混凝土不易形
成整体，修补和加固困难。
第0.1节钢筋混凝土结构的概念 Nhomakorabea第O章 绪论
二、钢筋混凝土结构的分类
（1）按结构的受力状态和构造外形可分为： 杆件系统结构 非杆件系统结构
（2）按结构的初始应力状态可分为： 普通钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构
（3）按结构的施工方法可分为： 整体式钢筋混凝土结构 装配式钢筋混凝土结构 装配整体式钢筋混凝土结构
广州中信大厦，建于１９９７年，高３９ １米，８８层
8
9
纽约的帝国大厦 ，建于１９３１年，高３８１米，１０２层
10
深圳帝王大厦，建于１９９６年， 高３８４米，６９层
香港中央广场，建于１９９２年，高３７４米，７８层
未来的世界第一高 “迪拜塔”
阿拉伯联合酋长国城市迪拜
高度约为700米，预计在 2008年建成
第0.2节混凝土结构的发展简况
黄河小浪底已完工的混凝土坝段
第O章 绪论
预应力混凝土结构
※卸载后的结构变形或裂缝可得到恢复：由于预应力的作用，使 用活荷载移去后，裂缝会闭合，结构变形也会得到复位。
※提高构件的疲劳承载力：预应力可降低钢筋的疲劳应力比，增 加钢筋的疲劳强度。
※提高受压构件的稳定性。
◆预应力混凝土结构的缺点是：需要增设施加预应力的设备，制 作技术要求较高，施工周期较长。
第二节 预应力混凝土概述
九江大桥
九江大桥主跨 160m，是目前 国内跨度最大的 预应力砼连续梁 桥
一、预应力混凝土的概念
1、概述
钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土抗拉强度 及极限拉应变值都很低，所以在使用荷载作用下，通常是 带裂缝工作的。因而对使用上不允许开裂的构件，不能充 分利用受拉钢筋的强度。为了要满足变形和裂缝控制的要 求，则需增大构件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过 大，使钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构 成为不可能或很不经济。
有限或部分预应力混凝土介于全预应力混凝土和 钢筋混凝土之间，有很大的选择范围，设计者可根据 结构的功能要求和环境条件，选用不同的预应力值以 控制构件在使用条件下的变形和裂缝，并在破坏前具 有必要的延性，因而是当前预应力混凝土结构的一个 主要发展趋势。
二、 施加预应力的方法
施加预应力的方法分为两类——先张法和后张法
①全预应力混凝土
全预应力混全凝土是指在各种荷载组合下构件截面上均 不允许出现拉应力的预应力混凝土构件。大致相当于裂缝控 制等级为一级的构件。
②有限预应力混凝土
有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混凝土 承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混凝土不得 受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级的构件。
第五章 预应力混凝土结构汇总
第五章 预应力混凝土结构第一节 预应力混凝土的基本原理 所谓预应力混凝土，指在混凝土结构承受外荷载前预先引入内部应力，并使其应力大小和分布能抵消使用荷载产生的应力至期望程度的混凝土。
现以图5-1所示的预应力混凝土简支梁为例，说明预应力混凝土结构的基本原理。
该梁在荷载作用之前，通过张拉高强度钢筋的方法，预先在梁的受拉区施加偏心压力p N ，使梁的下边缘产生预压应力1c σ，上边缘产生预拉应力1t σ（如图5-1（a ）），当荷载q （包括梁自重）作用时，在梁跨中截面下边缘将产生拉应力2t σ，梁上边缘产生压应力2c σ（如图5-1（b ））。
这样，在预压力p N 和荷载q 共同作用下，梁下边缘拉应力将减至12c t σσ-，梁上边缘一般为压应力，但也可能为有限的拉应力（如图5-1（c ））。
由此可见，由于预先给混凝土梁施加了预压力p N ，使混凝土梁在荷载q 作用下，其下边缘产生的拉应力被预压应力完全或大部分抵消，因而可以避免混凝土出现裂缝（或将裂缝宽度控制在容许范围之内），这就改善了钢筋混凝土梁的抗裂性能，并能充分发挥高强度材料的作用。
(拉)(压)σ(压)(拉)σσ(压或拉)σσ-(拉)σσ-σ图5-1 预应力的作用第二节 预加应力的方法与设备5.2.1 预加应力的方法常用的预加应力方法主要有先张法和后张法两类。
1、先张法即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土。
工序如图5-2所示。
先在台座上按设计规定的拉力张拉钢筋，并用锚具临时固定；再浇筑构件混凝土；待混凝土达到规定强度后，放松钢筋，混凝土构件借助钢筋的弹性恢复获得预压应力。
先张法预应力混凝土构件是通过预应力筋和混凝土之间的粘结力来保持和传递预应力。
先张法通常适用在长线台座 (50～200m)上成批生产直线预应力布筋的中小型构件，如屋面板、空心板梁、桩等。
先张法的主要优点是生产效率高、施工工艺简单、锚夹具可多次重复使用。
临时固定钢筋伸长台座固定端横梁张拉图5-2 先张法工序示意（a ）钢筋就位；（b ）张拉钢筋：（c ）临时固定钢筋，浇筑梁体混凝土并进行混凝土养护；（d ）放松钢筋，钢筋回缩，混凝土受预压而上拱。
钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的区别
钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的区别钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的区别1. 引言钢筋混凝土（Reinforced Concrete, RC）和预应力钢筋混凝土（Pre-stressed Concrete, PC）是两种常用的建造材料。
它们在基础结构、桥梁、高楼大厦等各类工程中得到广泛应用。
本文将详细介绍钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的区别。
2. 钢筋混凝土2.1 组成与特点钢筋混凝土由水泥、骨料、水及钢筋等材料组成。
水泥起到胶凝作用，骨料提供强度，水用于混合骨料和水泥，而钢筋则提供了承载能力。
钢筋混凝土具有良好的抗压性能和耐久性，并且经济实用。
2.2 结构形式钢筋混凝土结构分为梁、柱、板、墙等多种形式。
这种结构形式相对简单，合用于不同类型和规模的建造工程。
梁和柱承担着主要的荷载，而板和墙则起到分布荷载的作用。
2.3 施工工艺钢筋混凝土的施工包括模板搭建、钢筋布置、混凝土浇筑和养护等步骤。
这些工艺需要密切协调和控制，以确保结构的质量和安全性。
3. 预应力钢筋混凝土3.1 组成与特点预应力钢筋混凝土在钢筋混凝土的基础上加入了预应力钢筋。
预应力钢筋在施工前通过拉伸或者压紧的方式施加预应力，以抵消荷载对结构产生的应力，提高结构的抗拉性能和承载能力。
3.2 结构形式预应力钢筋混凝土结构可以采用梁、板、柱、桥梁等多种形式，且相对于钢筋混凝土结构更为轻巧。
预应力钢筋可以布置在梁的底部或者中心线，以最大程度地减小梁的变形和裂缝。
3.3 施工工艺预应力钢筋混凝土的施工与钢筋混凝土类似，但需要额外的预应力设备和工序。
预应力钢筋在混凝土浇筑前施加预应力，并且需要进行后期张拉和锚固。
4. 区别与应用4.1 区别- 钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土主要区别在于是否使用预应力钢筋以及预应力钢筋的施加方式。
- 钢筋混凝土仅使用钢筋增强混凝土的抗拉能力，而预应力钢筋混凝土则通过预应力钢筋提前施加应力来增强结构的抗拉能力。
- 钢筋混凝土合用于大部份建造工程，而预应力钢筋混凝土适用于大跨度桥梁、高层建造等需要高承载能力和较小变形的工程。
混凝土结构知识点总结
混凝土结构知识点总结1，混凝土结构包括素混凝土结构，钢筋混凝土结构，预应力混凝土结构，和其他形式的加劲混凝土结构。
2，混凝土和钢筋共同工作的条件是：(1)钢筋与混凝土之间有良好的粘结力，使两者结合为整体。
(2)钢筋与混凝土两者之间线胀系数几乎相同，3、钢筋混凝土结构其主要优点：(1)材料利用合理(2)耐久性好(3)耐火性好(4)可模性好(5)整体性好(6)易于就地取材5、钢筋混凝土结构缺点：主要是结构自重较大，抗裂性较差，一旦损坏修复比较困难，施工受季节环境影响较大等，这就使得钢筋混凝土结构的应用范围受到一定限制。
混凝土按化学成分分为碳素钢和普通低合金钢。
按生产工艺和性能不同分为：热轧钢筋，中强度预应力钢筋，消除应力钢筋，钢绞线，和预应力螺纹钢筋。
冷加工钢筋是将某些热轧光面钢筋经冷却冷拔或冷轧冷扭进行再加工而形成的直径较细的光面或变形钢筋。
有冷拉钢筋，冷拔钢筋，冷轧带肋钢筋，和冷轧扭钢筋。
9．钢筋的冷弯性能：检验钢筋韧性，内部质量和加工可适性的有效方法，是将直径d的钢筋绕直径为直径为D的弯芯进行弯折，在到达冷弯角度时，钢筋不发生裂纹，断裂、起层现象。
10．钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复周期性的动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏变成脆性破坏的现象。
钢筋的疲劳强度是在某一规定的应力幅内，经受一定次数循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。
混凝土结构对钢筋性能的要求(1)钢筋的强度(2)钢筋的塑性(3)钢筋的可焊性(4)钢筋与混凝土的粘结力混凝土是用水泥，水，砂，石料以及外加剂等原材料经搅拌后入模浇筑，经养护硬化形成的人工石材。
水泥凝胶体是混凝土产生塑性变形的根源，并起着调节和扩散混凝土应力的作用。
11．a.混凝土的强度等级：混凝土的立方体抗压强度(简称立方体强度)是衡量混凝土强度的基本指标，用Fcu表示。
我国规范采用立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的标准，规定按标准方法制作、养护的边长为150 mm的立方体试件，在28 d或规定龄期用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度值(以N／mm2计) 混凝土结构强度等级不应低于C20，采用400MP不小于C25，承受重复荷载的不应低于C30，预应力不宜低于C40，且不应低于C30 混凝土立方体抗压强度不仅与养护是的温度湿度和龄期有关，还与立方体试件的尺寸和试验方法密切相关。
预应力钢筋混凝土结构简介 PPT课件
在构件制作完毕后，能够取下重复使用的，称为夹 具（先张法用）。
2.2.2 锚具
永远锚固在构件端部，与构件联成一体共同受力， 不能取下重复使用，称为锚具（后张法用）。
有时为了方便其见，将锚具和夹具统称为锚具。
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锚具的种类
锚具的种类很多，不同类型的预应力筋所配用的锚具不同，常
用的锚具有以下几种：
原理在预应力混凝土结构中通常为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现充分利用高强度钢筋及高强度混凝土可以设法在结构构件承受使用荷载前预先对受拉区的混凝土施加压力使它产生预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力从而将结构构件的拉应力控制在较小范围甚至处于受压状态以推迟混凝土裂缝的出现和扩展从而提高构件的抗裂性能和刚度
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XM型锚具示意图
对锚具的具体要求
▪ 安全可靠，其本身有足够的强度和刚度； ▪ 应使预应力钢筋在锚具内尽可能不产生滑移，以减少预
应力损失； ▪ 构造简单，便于机械加工制作； ▪ 使用方便，省材料，价格低。
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属严格要求不出现裂缝的构件。 （2）部份预应力混凝土 允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件。属允
许出现裂缝的构件。 1.3.2 按照粘结方式分类
（1）有粘结预应力混凝土 （2）无粘结预应力混凝土
7
1.4 预应力混凝土的特点 1.构件的抗裂性能较好； 2.构件的刚度较大； 3.构件的耐久性较好； 4.节省材料，减轻自重； 5.工序较多，施工较复杂，且需要张拉设备 和锚具等设施。
1. 螺丝端杆锚具
由螺丝端杆、螺母和垫板三部分组成。型号有LMl8-LM36，适
用于直径18～36mm的Ⅱ，Ⅲ级预应力钢筋。锚具长度一般为
320mm，当为一端张拉或预应力筋的长度较长时，螺杆的长度应
第四章 钢筋混凝土结构工程—预应力混凝土工程
法)种。
先张法施工动画
先张法施工工艺示意图
调整初应力 先张法预应力筋张拉
底模、安放钢筋骨 架及预应力筋 张拉预应力筋 支侧模安预埋件 浇混凝土 养护拆模 放松预应力筋 构件起吊堆放
4.4 预应力混凝土工程
预应力筋制作 张拉机具准备
制作混凝土试块
压试块
4.4 预应力混凝土工程
4.4 预应力混凝土工程
②墩头锚具
墩头锚具是利用钢丝两端的墩粗头来锚固预应力钢丝的一 种锚具。具有加工简单、张拉方便、锚固可靠，成本低，但对 钢丝束的等长要求较严。
常用镦头锚分为A型和B型，A型由锚杯和螺母组成，用于 张拉端；B型为锚板，用于固定端。主要用于后张法施工中。
B型
高强钢丝束
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA型
镦头锚具与预应力钢丝束
前卡式千斤顶
穿
心
高
式
压
千
油
斤
泵
顶
1) 电动张拉设备
常用的电动张拉机械主要 有：电动螺杆张拉机、电动卷 扬张拉机等，常用于先张法施 工中。
4.4 预应力混凝土工程
电动卷扬张拉机
电动螺杆张拉机构造图
电动螺杆张拉机
2) 液压张拉设备
①穿心式千斤顶 是一种利用双液压缸张拉预应力
筋和顶压锚具的双作用千斤顶。既可用 于需要顶压的夹片锚的整体张拉，配上 撑脚与拉杆后，还可张拉镦头锚和冷铸 锚。广泛用于先张、后张法的预应力施 工。
抽管顺序：先上后下；先中间，后周边；当部分孔道有扩 孔时，先抽无扩孔管道，后抽扩孔管道；抽管时边抽边转、速 度均匀、与孔道成一直线。
墩式台座的基本形式 有重力式和架构式两种。
现浇结构、装配式结构、装配式整体结构和预应力钢筋混凝土结构的介绍
现浇结构、装配式结构、装配式整体结构和预应力钢筋混凝土结构的介绍导言：在建筑领域，不同的结构类型可以根据施工方法的不同进行分类。
本文将介绍现浇结构、装配式结构、装配式整体结构和预应力钢筋混凝土结构这四种常见的结构类型，包括其定义、特点以及在建筑领域的应用。
一、现浇结构：现浇结构是指在现场进行混凝土浇筑和施工的结构体系。
现浇结构具有以下特点：1. 施工方法：现浇结构采用分段浇筑的方式，通过模板和支撑体系来固定混凝土的形状。
2. 灵活性：现浇结构适应性强，可以根据具体需求进行灵活设计和施工。
3. 应用范围：现浇结构广泛应用于住宅、商业建筑和桥梁等领域。
二、装配式结构：装配式结构是指在工厂进行预制构件制作，然后在现场进行组装的结构体系。
装配式结构具有以下特点：1. 施工方法：装配式结构采用工厂化生产，通过组装构件来形成整体结构。
2. 节约时间：装配式结构施工速度快，可以节约施工时间和人力成本。
3. 应用范围：装配式结构广泛应用于住宅、办公楼和公共设施等领域。
三、装配式整体结构：装配式整体结构是指在工厂进行整体构件制作，然后在现场进行整体安装的结构体系。
装配式整体结构具有以下特点：1. 施工方法：装配式整体结构采用整体构件的制作和安装，减少了现场施工工序。
2. 质量控制：装配式整体结构在工厂进行制作，可以更好地控制施工质量。
3. 应用范围：装配式整体结构广泛应用于高层建筑、体育馆和机场等领域。
四、预应力钢筋混凝土结构：预应力钢筋混凝土结构是指通过施加预应力力量使混凝土结构产生预压应力的结构体系。
预应力钢筋混凝土结构具有以下特点：1. 施工方法：预应力钢筋混凝土结构采用预应力钢筋的施工方式，通过张拉预应力钢筋来提高结构的承载能力。
2. 抗震性能：预应力钢筋混凝土结构具有较好的抗震性能，适用于地震活跃区域的建筑。
3. 应用范围：预应力钢筋混凝土结构广泛应用于大跨度建筑、桥梁和水利工程等领域。
结语：现浇结构、装配式结构、装配式整体结构和预应力钢筋混凝土结构是常见的结构类型，它们在施工方法、应用范围和特点上各有差异。
预应力 混凝土结构的基本概念及材料
缺点：
1．工艺较复杂，对施工质量要求高,需要配备 技术较熟练的专业队伍; 2．需要有一定的专门设备; 3．预应力反拱度不易控制;
4.预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨 径小、构件数量少的工程，成本较高。
子学习情境二 预应力混凝土结构的材料
一、混凝土 混凝土强度等级不应低于C40，高强混凝土 。 预应力钢筋混凝土结构构件对混凝上的要求比
四、语言区角活动中教师指导策略 （一）在观察的基础上解读并指导幼儿语言行为 （1）观察幼儿接触所投放材料的频率和活动方 式 （2）观察幼儿的兴趣 （3）观察幼儿活动参与情况 （二）有效介入幼儿语言区角活动 （1）以教师的身份自然介入 （2）以“游戏者”的身份自然介入游戏 （三）教师应成为幼儿语言的“全预应力混凝土 ：沿预应力方向的正截面不出
1 现拉应力，即
部分预应力混凝土 ：沿预应力方向的正截面出
现拉应力或出现不超过规定
宽度的裂缝，即 1 0
钢筋混凝土
：不施加预应力的混凝土结构，
即 0
部分预应力混凝土构件分为以下两类：
Ａ类：构件控制截面混凝土的拉应力，不超过规定 的限值。
二、有粘结预应力与无粘结预应力混凝土结构
1、有粘结预应力混凝土结构 按照张拉钢筋与浇捣混凝土的先后次序分
为： 先张法
后张法
（1）先张法预应力混凝土结构
（一）先张法：
a、定义： 先张拉钢筋，后浇筑混凝土，靠粘结力传力。 b、适用范围 直线配筋的中小型构件 c、所需设备：
千斤顶、台座 d、施工工序
③预应力钢材要有足够的塑性和良好的加工性 能。
④应力松弛损失要低。
（2）常用预应力钢筋的种类
预应力钢筋通常采用；高强钢丝，钢绞线，精 轧螺纹钢筋。
预应力钢筋混凝土结构的分类及其各自的限制条件
预应力钢筋混凝土结构的分类及其各自的限制条件预应力钢筋混凝土结构可以根据预应力的形式以及钢筋混凝土
的组合形式进行分类。
常见的分类如下：
1. 按照预应力的形式分类：
(1) 预压式预应力结构：在混凝土浇筑前，已经对钢筋进行了预应力，然后再将其混入混凝土中。
(2) 后张式预应力结构：在混凝土凝固后，通过张拉预应力钢筋来实现预应力。
(3) 预应力锚固式结构：预应力钢筋在锚固装置内预应力。
2. 按照钢筋混凝土的组合形式分类：
(1) 预应力混凝土梁：由混凝土和预应力钢筋组成，一般用于跨越较大的梁。
(2) 预应力板：由混凝土和预应力钢筋组成，一般用于楼板和桥面板等。
(3) 预应力混凝土柱：由预应力钢筋和混凝土组成，一般用于支撑和承载大荷载的柱子。
预应力钢筋混凝土结构的不同类型，对应的限制条件也不同。
例如，预压式预应力结构在施工时需要特殊的设备和技术，所以一般适用于大型建筑物；后张式预应力结构可以采用现场预应力施工方式，但需要注意混凝土的强度和预应力钢筋的数量与排布等问题；预应力锚固式结构需要考虑锚具的选型和锚固位置等问题。
因此，在进行预应力钢筋混凝土结构设计时，需要根据具体情况
选择相应的类型，并严格遵守相应的设计规范和标准。
钢筋混凝土结构——预应力混凝土结构
预应力混凝土结构
一、基本概念
1. 普通混凝土的缺点
a.抗裂性差 ?由于砼的抗拉极限强度低，受拉极限应变很小，只约
为（1~1.5）×10-4，此时
钢筋拉应力＝？
?钢筋混凝土构件一般都是带裂缝工作的。
一、基本概念
1.普通混凝土的缺点
b.高强度钢筋和高强混凝土不能充分发挥作用
?在钢筋砼构件中，采用高强钢筋虽然能提高构件的承 载力，但高强钢筋拉应力变大，致使裂缝宽度。 要满足正常使用极限状态验算要求，高强钢筋就无法 充分作用。
◆ 为解决粗直径钢筋的连接问题，钢筋表面轧制成不带纵向肋的精制螺纹，可用套 筒直接连接。
◆ 但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量生产，这种预应力筋的应用已很少。
2、中高强钢丝
中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。 中强钢丝的为 800~1200MPa ， 高强钢丝的强度为 1470~1860MPa 。 钢丝直径为 3~9mm。 为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用‘刻痕'或‘压波'，也 可制成螺旋肋。
2. 缺点 构件制作复杂、施工工序多，对材料的质量和制 作技术水平要求高，需要有复杂的张拉和锚固设 备，构件制作周期长，计算复杂等。
四、预应力的施加方法 1. 先张法
?先在台座上或钢模内张拉钢筋 ?然后浇筑混凝土 ?待混凝土结硬（达75%的设计强度）放松 ?锚具只是临时固定，可重复使用 ?混凝土的预应力是回缩钢筋通过粘结力逐步
★ 如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪 费。
★ 采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度 基本与配筋面积成比例降低，故 挠度变形控制 难以满足。
★ 裂缝宽度与钢筋应力基本成正比 ，一般Ms=(0.6~0.8) My，如配筋按
建筑结构44预应力混凝土结构
锚、夹具：构件制作完后，能取下重复使用–––夹具
用于固定
钢筋
用于永久固定钢筋、作为构件的一部分
–––锚具
不同种类的锚具，有不同的固定原理。同 时固定预应力筋不同。锚具不同则回缩量不同， 尺寸外形对构件的影响不同。
4.1.4 张拉控制应力 σcon
张拉控制应力是指张拉预应力钢筋时所控制的最大 应力值，其值为张拉设备所控制的总的张拉力除以预应 力钢筋面积得到的应力值。
4.1.2 施加预应力的方法
①先张法：先张法就是张拉钢筋先于混凝土构件 浇筑成型的方法。 先张法预应力混凝土构件，预应力是靠钢筋与混凝土 之间的粘结力来传递的。
先张法
②后张法：后张法就是在构件浇筑成型后再张拉钢筋 的施工方法。后张法构件中，预应力主要靠钢筋端部 的锚具来传递。
后张法
4.1.3 预应力混凝土使用的机具
预应力混凝土结构受力示意图
预应力混凝土的优缺点： 优点：a. 提高构件的抗裂能力
b. 增大了构件的刚度。f预 << f普，耐久性好， 耐疲劳，提高抗剪承载力。
c. 充分利用高强度材料的性能。
d. 扩大了构件的使用范围：减轻自重， 加大跨度，提高适用能力。
缺点：成本高，材料质量要求高。工序复杂， 技术水平要求高。
后张法构件收缩徐变损失比先张法构件小，原因是 后张法构件在施加预应力时，混凝土的收缩已完成一部 分。以上公式适用于一般相对湿度环境，高湿度环境下， σl5，σl5′应降低，反之则增加。
减少此项损失的措施有：
①采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比； ②采用级配良好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实 性； ③加强养护，以减少混凝土的收缩， ④控制混凝土应力σpc，要求 pc 0.5 fcu,以防止发生非 线性徐变。
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1、冷拉低合金钢筋
◆ 通常将热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可达580MPa。
◆ 为解决粗直径钢筋的连接问题，钢筋表面轧制成不带纵向肋的精制螺纹，可用套 筒直接连接。
◆ 但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量生产，这种预应力筋的应用已很少。
2、中高强钢丝
中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。 中强钢丝的为800~1200MPa， 高强钢丝的强度为1470~1860MPa。 钢丝直径为3~9mm。 为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用‘刻痕’或‘压波’，也 可制成螺旋肋。
锚 具 类 别 支承式锚具（钢丝束镦头锚具等） ： 螺帽缝隙 每块后加垫板的缝隙 锥塞式锚具（钢丝束的钢质锥形锚具等） 有顶压时 夹片式锚具 无顶压时 a 1 1 5 5 6~8
c.减少此项损失的措施有 1)选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚（夹）具， 尽量少用垫板 2)增加台座长度，σl1与l成反比。当台座长度为100m以 上，σl1可忽略不计
2、摩擦损失l2 摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与周围 接触的混凝土或套管之间存在摩擦，引起预应力筋应力随距张 拉端距离的增加而逐渐减少的现象。
筋中的应力有所降低。
后张法是以构件为台座，一边张拉钢筋，构件一边缩短， 指数已扣除混凝土弹性压缩后的钢筋应力。
4. 张拉控制应力的范围
根据长期积累的设计和施工经验《规范》规定一般情况下 的最大值（标准值）： fptk——极限抗拉强度 （没有明显的流幅，条件屈服点） fpyk——屈服强度 （有明显的流幅）
后张法
后张法
3.区别
• 先张法
1. 需要台座 2. 张拉完，砼才受压缩 3. 靠粘结力传递预应力
• 后张法
1. 不需要台座 2. 钢筋和砼同时受压缩 3. 靠锚固保持预应力
五、夹具和锚具
• 锚具——锚具作用 与构件连成一体，不能取下重复使用（一次性） • 夹具——夹的作用 能够取下重复使用（多次重复）
预应力混凝土：在构件承受荷载之前预先对受拉区砼 施加压力，使构件产生压缩变形和预 压应力，当荷载作用使构件产生拉应 力时，首先要抵消砼截面的预压应力， 随着荷载增加逐渐使砼受拉并使进而 出现裂缝，这就推迟了裂缝的出现也 相应地减小了裂缝宽度。
2、基本原理
3、实例
上箍——箍受拉，木片和木片之间产生了预压力 盛物（水，沙等）——水压使木桶产生的环向拉力 优点：预应力的施加增大了抗裂度—将同样体积的两个 桶（一个加箍，一个未加箍）都装满水，若在桶 体完好的情况下，一个桶将漏水，而一个不漏。
L0
跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm2，作用均 布活荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。
L0 b×h 自重 gk M fy As
Ms
5.2m 200×450 5kN 67.6kN.m
Ⅱ级 310
跨度增加一倍 10.4m 400×900 20kN 513.96kN.m
种 消除应力钢丝 螺旋肋钢丝 刻痕钢丝 类 4~ 5、 二股 三股 钢绞线 七股 9 7 d=10.0 d=12.0 d=10.8 d=12.9 d=9.5 d=11.1 d=12.7 d=15.2 fptk 1470 1570 1670 1770 1470 1570 1720 1720 1860 1860 1860 1860 1820 1720 1470 fpy 1250 1180 1110 1040 1110 1040 1220 1220 1320 1320 1320 1320 1290 1220 1040
螺丝端杆锚具
夹片式锚具
六、预应力混凝土的材料 1、混凝土
要求：a. 强度高 b. 收缩，徐变小 c. 快硬，早强 材料：强度等级≥C30
若采用碳素钢筋钢丝≥C40
2、钢筋
要求：强度高具有一定塑性、良好的加工性能、 较好的粘
结强度
材料：冷拉低合金钢筋 热处理钢筋 高强钢丝
(一)预应力钢筋
◆ 预应力钢筋的强度越高越好。 ◆ 而且在预应力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预应力筋中预先施加的 张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力， 也必须使用高强钢筋（丝）作预应力筋。 ◆ 为避免在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必须具有一定的塑性。同时还要 求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求。 ◆ 对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的粘结性能，通常采用 ‘刻痕’或‘压波’方法来提高与混凝土粘结强度。
f y
400 360 360 360
360
热处理钢筋
40Si2Mn(d=6) 48Si2Mn(d=8.2) 45Si2Cr(d=10)
400
二、混凝土——预应力混凝土要求采用高强混凝土 ★可以施加较大的预压应力，提高预应力效率；
★有利于减小构件截面尺寸，以适用大跨度的要求； ★具有较高的弹性模量，有利于提高截面抗弯刚度，减少预压时的弹性 回缩； ★徐变较小，有利于减少徐变引起的预应力损失； ★与钢筋有较大粘结强度，减少先张法预应力筋的应力传递长度； ★有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置和减小锚具垫板的尺 寸； ★强度早期发展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提高台座、 模具、夹具的周转率，降低间接费用 一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30，当采用高强钢 丝时不低于C40。
★ 裂缝宽度与钢筋应力基本成正比，一般Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按 正截面承载力计算，Ms下ss=(0.5~0.7)fy。对于Ⅱ级钢筋，fy =300MPa，ss=150~210MPa，裂缝宽度已达(0.15~ 0.25) mm。 如采用高强钢筋，fy=580MPa，则ss= 290 ~406 MPa，裂缝宽度已 远远超过容许限值。
4、热处理钢筋
用热轧中碳低合金钢经过调质热处理后制成的高强度钢筋， 直径为6~10mm，抗拉强度为1470MPa。 除冷拉低合金钢筋外，其余预 应力筋的应力-应变曲线均无明 显屈服点，采用残余应变为 0.2%的条件屈服点作为抗拉强 度设计指标。
fu
0.2
a
0.2%
预应力钢筋强度标准值和设计值（N/mm2）
七、张拉控制应力
1. 定义
指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。 总张拉力=σcon×预应力筋截面积。 张拉设备（如千斤顶油压表）所指示的总张拉力。
2. 张拉控制应力大小的确定
张拉控制应力大小直接影响预应力砼构件优越性的发挥。 a.张拉控制应力过小 如果控制应力取值过低，则预应力钢筋在经历各种损失值 对砼产生的预应力过小，不能有效提高预应力砼构件的抗 裂度和刚度。
钢筋混凝土结构
预应力混凝土结构
一、基本概念
1. 普通混凝土的缺点
a.抗裂性差 由于砼的抗拉极限强度低，受拉极限应变很小，只约 为（1~1.5）×10-4，此时
钢筋拉应力＝？
钢筋混凝土构件一般都是带裂缝工作的。
一、基本概念 1.普通混凝土的缺点
b.高强度钢筋和高强混凝土不能充分发挥作用
在钢筋砼构件中，采用高强钢筋虽然能提高构件的承 载力，但高强钢筋拉应力变大，致使裂缝宽度。 要满足正常使用极限状态验算要求，高强钢筋就无法 充分作用。 采用高强混凝土，抗压强度有效增大，但抗拉强度提 高很少。 采用提高混凝土强度等级的方法来改善其抗裂性 收效甚微。
3、实例
3、实例
预应力坝
二、分类
全预应力混凝土构件 部分预应力混凝土构件
有粘结预应力混凝土 无粘结预应力混凝土
三、预应力混凝土的特点
1. 优点 a. 提高构件的抗裂性、耐久性，增加构件的刚度 b. 节约材料、减轻自重、降低造价 c. 构件标准化、工厂化生产程度高
2. 缺点 构件制作复杂、施工工序多，对材料的质量和制 作技术水平要求高，需要有复杂的张拉和锚固设 备，构件制作周期长，计算复杂等。
Ⅱ级 310
跨度增加两倍 20.8m 800×1900 80kN 5948.8kN.m
Ⅱ级 310
采用高强钢筋 5.2m 200×450 5kN 67.6kN.m
冷拉Ⅳ级 580
L0 [f]= 300
ss [wmax]=0.3
603mm2 50.7kN.m L0 16.4= 317 232MPa 0.25
四、预应力的施加方法 1. 先张法
先在台座上或钢模内张拉钢筋 然后浇筑混凝土
待混凝土结硬（达75%的设计强度）放松
锚具只是临时固定，可重复使用
混凝土的预应力是回缩钢筋通过粘结力逐步
传递给混凝土，通过一个传递长度lc
施加预应力的方法
先张法
四、预应力的施加方法 2.后张法
先浇混凝土，留钢筋孔道 混凝土到达设计强度时张拉钢筋 张拉过程即是施加预应力的过程 再灌浆 锚具一次性使用，工作锚具有端部局部承压问题
⑴ 为提高构件在施工阶段的抗裂性能，而在使用阶段受压区内
设置的预应力筋； ⑵为部分抵消应力松弛、摩擦、分批张拉和温差产生预应力损失。 为避免con的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，《规范》 规定con不应小于0.4 fptk。
八、预应力损失
◆ 预应力筋张拉后，由于混凝土和钢材的性质以及制作方法
2106mm2 405.6kN.m L0 38.1= 273
12650mm2 4867.2kN.m L0 88.8= 234
308mm2 50.7kN.m L0 32.2= 161.5 453MPa 0.75
★ 钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺 寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。 ★ 如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪 费。 ★ 采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度 基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。